IX Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2017

Многие сплавы при воздействии высоких температур подвергаются окислению.

Потеря металла в результате окисления называется угаром . Чем дольше происходит нагрев и выше температура, тем больше угар металлa. При прокатке заготовок окалина может закатываться в поверхность листов, что приводит к образованию дефектов нa поверхности металла. Так как, окалина, не удалённая с поверхности, обладает высокой твёрдостью, то это приводит к ускорению износa валков. Потери металла с угаром в металлургическом производстве в среднем составляет 4%[1,2].

Поэтому необходимо средство защиты металла от взаимодействия его с кислородом. Существует несколько методов защиты, одним из которых является приготовление специальных защитных покрытий. Этот метод является одним из немногих эффективных способов, обеспечивающих получение качественной поверхности заготoвок и деталей при минимальных расходах металлa.Применение защитных покрытий позволяет замедлить диффузию молекул кислорода к поверхности металла, что позволяет уменьшить окалинообразование[1].

Для экспериментов были взяты образцы из рессорной стали в виде цилиндров с радиусом 8 мм и высотой 40 мм. Образцы взвешивались перед началом эксперимента на весах с тoчностью до 0,01 г, определялись точные размеры с помощью штангенциркуля, а затем помещались в муфельную печь SNOL 7,2/1300.

Всего мы исследовали 5 различных покрытий:

1) на основе периклаза с добавлением 5% углерода;

2) на основе периклаза и кварцевого песка (50/50%);

3) на основе периклаза и обожжённого песка (50/50%);

4) на основе периклаза с добавлением 2,5 % углерода;

5) на основе Al₂O₃ с добавлением MgO.

В печь помещались цилиндры с покрытием и без и нагревались до температур: 950°С, 1100 °С, 1200 °С и выдерживались при данных температурах 1 час.

Что бы результаты эксперимента были более точными, в печь производили посадку после нагрева печи по 3 образца одной марки стали.

Рисунок 1. Эксперименты по определению окалинообразования металла при нагреве

После печи каждый образец взвешивался на весах.

Рисунок 2. Взвешивание образца на весах

Результаты для каждого варианта расчета окалины усреднялись. После взвешивания образцы охлаждались на воздухе естественным путем.

После полного охлаждения образцов, с них снималась окалина, и образец вновь взвешивался. Окалинурасчитывали по разности массы образца посленагрева сразу из печи и после очистки от окалины. Результаты экспериментов представлены на рисунках.

Рис. 3 Зависимость угара у образцов без покрытия (ряд 1) и с покрытием (ряд 2)

Рис. 4 Зависимость угара у образцов без покрытия (ряд 1) и с покрытием (ряд 2)

Рис. 5 Зависимость угара у образцов без покрытия (ряд 1) и с покрытием (ряд 2)

Рис. 6 Зависимость угара у образцов без покрытия (ряд 1) и с покрытием (ряд 2)

Рис. 7 Зависимость угара у образцов без покрытия (ряд 1) и с покрытием (ряд 2)

Проводя анализ полученных результатов, приходим к выводу, что наилучшие защитные свойства показали покрытия под номером 3 (на основе периклаза и обожжённого песка (50/50%)) и покрытие под номером 5 (на основе Al₂O₃ с добавлением MgO). Окалинообразование с применением 3-го покрытия меньше в 1,3 раза, а с применением 2-го – 1,2 раза. В среднем с одной тонны стали теряется около 30 килограмм стали, а с применением защитного покрытия потери уменьшаются до 21-24 килограмм с тонны стали.Таким образом, применение данного защитного покрытия целесообразно.

Список литературы:

1. Солнцев С. С. Защитные покрытия металлов при нагреве: Справочное пособие. Изд. 2-е, доп. – М.: Книжный дом «ЛИБРОКОМ», 2009. – 248 с.

2. Темлянцев М. В., Михайленко Ю. Е. Окисление и обезуглероживание стали в процессах нагрева под обработку давлением. - М.: Теплотехник, 2006. - 200 с.

Код для цитирования: Скопировать